SK332020A3

SK332020A3 - Combined electro-pneumatic spindle drive

Info

Publication number: SK332020A3
Application number: SK332020A
Authority: SK
Inventors: Dr.h.c. prof. Ing. Šooš Ľubomír, PhD.; Ing. Ondruška Juraj, PhD.; Ing. Bábics Jozef; Ing. Onderová Iveta, PhD.; Ing. Bučko Ľuboš; Ing. Budický Tomáš
Original assignee: Slovenská Technická Univerzita V Bratislave; Kinex Bearings, A.S.
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-10-13

Abstract

Hybridný elektropneumatický pohon vretena je riešený tak, že centrálny hriadeľ (2) elektromodulu (3) tvoreného statorom (5) a rotorom (4) je sériovým konštrukčným spojením prepojený s hriadeľom pneumatického modulu (6) so zabudovanou turbínou (7). Medzi pneumatickým modulom (6) a elektromodulom (3) sú do kruhu usporiadané vzduchové kanály dvojzónového vzduchového chladenia. Pneumatický modul (6) má aspoň jeden otvor na prívod tlakového vzduchu. Dvojzónové vzduchové chladenie pozostáva z rebrovania prvých statorových axiálnych kanálov s prvými výstupnými kanálovými otvormi, ktoré sú striedavo uložené v rebrovaní s druhými statorovými axiálnymi kanálmi s druhými výstupnými kanálovými otvormi. Prvé statorové axiálne kanály s prvými výstupnými kanálovými otvormi a druhé statorové axiálne kanály s druhými výstupnými kanálovými otvormi sú prekryté pohyblivým opláštením (10) statora.The hybrid electropneumatic spindle drive is designed in such a way that the central shaft (2) of the electric module (3) formed by the stator (5) and the rotor (4) is connected by a series structural connection to the shaft of the pneumatic module (6) with built-in turbine (7). Between the pneumatic module (6) and the electric module (3), air ducts of two-zone air cooling are arranged in a circle. The pneumatic module (6) has at least one opening for the supply of compressed air. Dual-zone air cooling consists of ribbing the first stator axial channels with first outlet channel openings, which are alternately mounted in ribbing with second stator axial channels with second outlet channel openings. The first stator axial channels with the first outlet channel openings and the second stator axial channels with the second outlet channel openings are covered by a movable stator housing (10).

Description

Oblasť technikyField of technology

Vynález sa týka konštrukcie hybridného elektropneumatického pohonu vretena použiteľného v spriadacích jednotkách, obrábacích strojoch, dielenskom náradí, medicínskej technike a špeciálnej technike. Je možné ho uplatniť všade tam, kde je potrebné maximalizovať výkon elektropohonu a zvýšiť jeho efektivitu chladenia. Vynález patrí do oblasti strojárenstva a všeobecného priemyslu.The invention relates to the construction of a hybrid electropneumatic spindle drive usable in spinning units, machine tools, workshop tools, medical technology and special technology. It can be used wherever it is necessary to maximize the power of the electric drive and increase its cooling efficiency. The invention belongs to the field of mechanical engineering and general industry.

Doterajší stav technikyPrior art

V súčasnosti sa v procesoch výroby využívajú rôzne typy vretien. Štandardne sa používajú elektrovretená, alebo pneumatické vretená spoločnosti NAKANISHI, elektrovretená spoločnosti SycoTech, alebo pneumatické vretená spoločnosti Mechatron. Špeciálnou aplikáciou pohonu je pohon chladiacou kvapalinou obrábacieho stroja pri vretenách SPINJET od spoločnosti Tungaloy.At present, different types of spindles are used in production processes. NAKANISHI electric spindle or pneumatic spindles, SycoTech electric spindles or Mechatron pneumatic spindles are used as standard. A special application of the drive is the coolant drive of the machine tool for SPINJET spindles from Tungaloy.

V oblasti spriadacích strojov a pohonu spriadacích jednotiek sa využíva princíp pohonu „nekonečným“ remeňom, ktorý je v kontakte s viacerými vretenami a trením sa rýchlosť pohybu remeňa prenáša na obvodovú rýchlosť hriadeľa. Ďalej sa využíva princíp odvaľovania hriadeľa medzi dvoma hnacími valcami s paralelnými osami (spoločnosť Autocoro), elektrický pohon s rôznymi druhmi ložísk. Tieto princípy sa uplatňujú v spoločnosti ako Schlafhorst, SAURER, RIETER, SAVIO. Súčasné princípy pohonov vretien v spriadacích strojoch v textilnom priemysle sú založené hlavne na hromadnom pohone viacerých vretien jedným elektrickým agregátom. Pri poruche ktoréhokoľvek vretena dochádza k jeho odstaveniu a tým k znižovaniu výkonu celého spriadacieho stroja. Pri hromadnom pohone vretien sa objavujú rozdiely vo frekvenciách otáčania medzi jednotlivými vretenami spôsobené sklzom či rozdielnymi mechanickými vlastnosťami jednotlivých vretien. Pri hromadnom pohone nie je možné dostatočne synchronizovať otáčky jednotlivých vretien, či ich samostatne riadiť v prípade špeciálnych požiadaviek výroby. Pri hromadnom pohone je veľmi náročný monitoring stavu jednotlivých vretien a prípadná korekcia ich prevádzky. V súčasnej dobe sa zvyšuje podiel spriadacích vretien s frekvenciou otáčok nad 90 000 ot./min. Z hľadiska tendencie vývoja strojov sa dá predpokladať, že požiadavka na uloženie pre frekvenciu otáčok 100 000 až 130 000 ot./min. a vyššie je úplne relevantná. Zvyšovanie frekvencie otáčok spriadacích rotorov kladie vyššie nároky na celý spriadací stroj, najmä však na spriadacie jednotky a predovšetkým na uloženie spriadacích rotorov a ich pohonu.In the field of spinning machines and the drive of spinning units, the principle of "endless" belt drive is used, which is in contact with several spindles and the friction speed of the belt is transferred to the circumferential speed of the shaft. Furthermore, the principle of shaft rolling between two drive rollers with parallel axes (Autocoro), electric drive with different types of bearings, is used. These principles apply in companies such as Schlafhorst, SAURER, RIETER, SAVIO. The current principles of spindle drives in spinning machines in the textile industry are based mainly on the mass drive of several spindles by one electrical unit. If any spindle fails, it shuts down, reducing the performance of the entire spinning machine. In the case of mass spindle drive, differences in rotational frequencies between individual spindles occur due to slippage or different mechanical properties of individual spindles. With a mass drive, it is not possible to sufficiently synchronize the speed of the individual spindles or to control them independently in case of special production requirements. With mass drive, monitoring the condition of individual spindles and possible correction of their operation is very demanding. Currently, the share of spinning spindles with a speed above 90,000 rpm is increasing. In view of the tendency of machine development, it can be assumed that the storage requirement for a speed of 100,000 to 130,000 rpm. and above is completely relevant. Increasing the speed of the spinning rotors places higher demands on the entire spinning machine, but especially on the spinning units and especially on the bearing of the spinning rotors and their drive.

Na trhu sa stále viac objavujú požiadavky na vyšší výkon kompaktných vretien s vysokým stupňom diagnostiky a regulácie v zmysle filozofie Industry 4. V zmysle popísaného stavu sa naskytla príležitosť riešiť požiadavku priemyslu technickými prostriedkami, ktoré sú schopné zabezpečiť komplexné požiadavky na moderné vretená. Výsledkom tohto úsilia je konštrukcia hybridného elektropneumatického pohonu vretena opísaná v predloženom vynáleze.Demands for higher performance of compact spindles with a high degree of diagnostics and regulation in accordance with the philosophy of Industry 4 are appearing on the market. The result of this effort is the construction of a hybrid electropneumatic spindle drive described in the present invention.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nedostatky sú odstránené konštrukciou hybridného elektropneumatického pohonu vretena podľa tohto vynálezu, ktorého základom je nosné teleso - rám a v ňom je v ložiskách uložený centrálny hriadeľ s elektromodulom. Podstata vynálezu hybridného elektropneumatického pohonu vretena spočíva v tom, že centrálny hriadeľ elektromodulu tvoreného statorom a rotorom je sériovým konštrukčným spojením, napr. kužeľovým trecím spojením prepojený s hriadeľom pneumatického modulu so zabudovanou turbínou. Týmto zoskupením je centrálny hriadeľ poháňaný hybridným spôsobom súčinnosti elektromodulu a pneumatického modulu. Plášť pneumatického modulu nadväzuje na plášť elektromodulu tak, že medzi pneumatickým modulom a elektromodulom sú usporiadané axiálne vzduchové kanály dvojzónového vzduchového chladenia. Pneumatický modul má aspoň jeden otvor na prívod tlakového vzduchu.These drawbacks are eliminated by the construction of the hybrid electropneumatic spindle drive according to the invention, the basis of which is a support body - a frame and in which a central shaft with an electric module is mounted in bearings. The essence of the invention of a hybrid electropneumatic spindle drive lies in the fact that the central shaft of the electric module formed by the stator and the rotor is a series construction connection, e.g. connected by a conical friction connection to the shaft of a pneumatic module with a built-in turbine. This grouping is a central shaft driven by a hybrid mode of interaction between the electric module and the pneumatic module. The casing of the pneumatic module connects to the casing of the electric module in such a way that axial air ducts of two-zone air cooling are arranged between the pneumatic module and the electric module. The pneumatic module has at least one opening for the supply of compressed air.

Dvojzónové vzduchové chladenie s protichodným smerom prúdenia pozostáva z rebrovania prvých statorových axiálnych kanálov s prvými výstupnými kanálovými otvormi, ktoré sú striedavo uložené v rebrovaní s druhými statorovými axiálnymi kanálmi s druhými výstupnými kanálovými otvormi, pričom prvé statorové axiálne kanály s prvými výstupnými kanálovými otvormi a druhé statorové axiálne kanály s druhými výstupnými kanálovými otvormi sú prekryté pohyblivým opláštením statora, pomocou ktorého je možné proporcionálne nastaviť prietok chladiaceho vzduchu jednej zóny v medzere medzi rotorom/statorom a premostením s druhou zónou chladiaceho vzduchu, čiže priamo na vonkajší plášť s rebrovaním. Hybridná prevádzka priaznivo kumuluje mechanický výkon elektromodulu a pneumatického modulu pri využití odpadového vzduchu pneumatického modulu pre efektívne celo objemové chladenie elektromodulu. Teda celkový výkon pohonu je zabezpečený kombináciou pneumatického modulu a elektromodulu v hybridnej prevádzke. Vynález zabezpečuje, že odpadový vzduch počas chladiaceho procesu prúdi usmernene aj v úzkej medzere medzi pohybujúcim sa rotorom a statorom, čím vytvára efekt pneumatického ložiska zvyšujúceho celkovú tuhosť aThe two-zone air cooling with opposite flow direction consists of ribbing the first stator axial channels with first outlet channel openings, which are alternately mounted in ribbing with second stator axial channels with second outlet channel openings, the first stator axial channels with first outlet openings and second outlet channel openings. The axial channels with the second outlet channel openings are covered by a movable stator casing, by means of which it is possible to proportionally adjust the cooling air flow of one zone in the gap between the rotor / stator and the bridge with the second cooling air zone, i.e. directly to the outer casing with ribs. Hybrid operation favorably accumulates the mechanical performance of the electric module and the pneumatic module using the exhaust air of the pneumatic module for efficient full-volume cooling of the electric module. Thus, the overall power of the drive is ensured by a combination of a pneumatic module and an electric module in hybrid operation. The invention ensures that the exhaust air flows in a directed manner even in the narrow gap between the moving rotor and the stator during the cooling process, thus creating the effect of a pneumatic bearing increasing the overall rigidity and

SK 33-2020 A3 stabilitu chodu hybridného vretena. Vzduchový vankúš medzi rotorom a statorom zabezpečuje aj pružiaci a tlmiaci efekt. Efektívna recyklácia odpadového vzduchu z pneumatického modulu je technicky zabezpečená tak, že odpadový vzduch z prednej časti pneumatického modulu prúdi priamo do vnútra elektromodulu, kde je pomocou systému otvorov z vnútornej plochy telesa uloženia statora proporčne distribuovaný do oddelených zón chladenia tvorených rebrovaným so striedavým usporiadaním s pohyblivým vonkajším opláštením. Konštantný prúd vzduchu cez hnané ústrojenstvo - turbínu pneumatického modulu stabilizuje frekvencie otáčania hybridného pohonu. Celkový aktívny chladiaci výkon elektropohonu je zabezpečený iba odpadovým vzduchom pneumatického pohonu. Týmto riešením je taktiež možné elektrický pohon podľa potreby počas prevádzky optimálne chladiť pri meniacom sa zaťažení vretena a teda elektrického pohonu.SK 33-2020 A3 hybrid spindle running stability. The air cushion between the rotor and the stator also provides a springing and damping effect. Efficient recycling of exhaust air from the pneumatic module is technically ensured by the exhaust air from the front of the pneumatic module flowing directly into the inside of the electric module, where it is proportionally distributed to separate cooling zones formed by a ribbed alternating arrangement with movable outer sheathing. A constant air flow through the driven device - turbine of the pneumatic module stabilizes the rotational frequencies of the hybrid drive. The total active cooling capacity of the electric drive is ensured only by the exhaust air of the pneumatic drive. With this solution, it is also possible to optimally cool the electric drive during operation as required during operation with the changing load of the spindle and thus of the electric drive.

Hybridný elektropneumatický pohon vretena je ďalej riešený tak, že sériové konštrukčné spojenie centrálneho hriadeľa s pneumatickým modulom je tvorené kužeľovou trecou spojkou s kužeľovým výstupkom na konci centrálneho hriadeľa s drážkami a v nich uloženými trecími segmentmi a na druhej strane je tvorené kužeľovým otvorom na konci hriadeľa pneumatického modulu. Trecie segmenty zabezpečujú aj kompenzáciu nepresností spojenia a funkciu absorbéra a tlmiča vibrácií sústavy. Predpätie v trecom spoji umožňuje nastaviť závitové spojenie medzi zadnou prírubou elektromodulu a telom pneumatického modulu. Takéto konštrukčné riešenie umožňuje, aby elektrický pohon bol počas rozbehu a pracovného režimu podľa potreby spájaný s pneumatickým pohonom. Tým by sa umožnilo dosiahnuť optimálne pracovné para-metre, ako sú napríklad vysoké zrýchlenia pri rozbehu, alebo eliminácia zmeny frekvencií otáčania vretena vplyvom meniaceho sa zaťaženia počas jeho chodu. Takýmto usporiadaním je do centrálneho hriadeľa vnášaná voliteľná axiálna sila, ktorou je možné plynulé ladiť ložiskové uloženie centrálneho hriadeľa z hľadiska vlastných frekvencií a vibrácií sústavy.The hybrid electropneumatic spindle drive is further solved in such a way that the series structural connection of the central shaft with the pneumatic module is formed by a conical friction clutch with a conical protrusion at the end of the central shaft with grooves and friction segments mounted therein and on the other hand by a conical hole at the shaft end . The friction segments also provide compensation for connection inaccuracies and the function of the absorber and vibration damper of the system. Friction preload allows you to adjust the threaded connection between the rear flange of the electric module and the body of the pneumatic module. Such a design allows the electric drive to be connected to the pneumatic drive as required during start-up and operating mode. This would make it possible to achieve optimum operating parameters, such as high accelerations during start-up or the elimination of changes in the spindle rotational frequencies due to the changing load during its operation. With this arrangement, a selectable axial force is applied to the central shaft, by means of which it is possible to continuously tune the bearing of the central shaft in terms of the natural frequencies and vibrations of the system.

Činnosť hybridného elektropneumatického pohonu vretena je nasledovná. V základnom ráme vretena je pomocou ložísk uložený centrálny hriadeľ, ktoiý je poháňaný hybridným spôsobom súčinnosti elektromodulu a pneumatického modulu. Hybridná prevádzka priaznivo kumuluje mechanický výkon elektromodulu a pneumatického modulu pri využití odpadového vzduchu pneumatického modulu pre efektívne celoobjemové chladenie elektromodulu. Odpadový vzduch počas chladiaceho procesu usmernene prúdi aj v úzkej medzere medzi pohybujúcim sa rotorom a statorom, čím vytvára efekt pneumatického ložiska. Vzduchový vankúš medzi rotorom a statorom zabezpečuje aj pružiaci a tlmiaci efekt. Efektívna recyklácia odpadového vzduchu z pneumatického modulu je technicky zabezpečená tak, že odpadový vzduch z prednej časti pneumatického modulu prúdi priamo do vnútra elektromodulu, kde je pomocou systému kanálových otvorov z vnútornej plochy telesa uloženia statora proporčne distribuovaný do oddelených dvoch zón chladenia tvorených rebrovaním so striedavým usporiadaním s pohyblivým vonkajším opláštením statora. Konštantný prúd vzduchu cez hnané ústrojenstvo pneumatického modulu stabilizuje otáčky hybridného pohonu.The operation of the hybrid electropneumatic spindle drive is as follows. A central shaft is mounted in the base frame of the spindle by means of bearings, which is driven by a hybrid mode of interaction between the electric module and the pneumatic module. Hybrid operation favorably accumulates the mechanical performance of the electric module and the pneumatic module using the exhaust air of the pneumatic module for efficient full-volume cooling of the electric module. During the cooling process, the exhaust air flows regularly even in the narrow gap between the moving rotor and the stator, thus creating the effect of a pneumatic bearing. The air cushion between the rotor and the stator also provides a springing and damping effect. Efficient recycling of exhaust air from the pneumatic module is technically ensured by the exhaust air from the front of the pneumatic module flowing directly into the inside of the electric module, where it is proportionally distributed to separate two cooling zones formed by alternating ribs with movable stator outer casing. A constant air flow through the driven mechanism of the pneumatic module stabilizes the speed of the hybrid drive.

Spojenie elektromodulu a pneumatického modulu je riešené kužeľovým ukončením centrálneho hriadeľa s drážkami pre trecie segmenty. Trecie segmenty zabezpečujú aj kompenzáciu nepresností spojenia a funkciu absorbéra a tlmiča vibrácií sústavy. Predpätie v trecom spoji umožňuje nastaviť závitové spojenie medzi zadnou prírubou elektromodulu a telom pneumatického modulu. Takýmto usporiadaním je do centrálneho hriadeľa vnášaná voliteľná axiálna sila, ktorou je možné plynulé ladiť ložiskové uloženie centrálneho hriadeľa z hľadiska vlastných frekvencií a vibrácií sústavy. Zmenou axiálneho prítlaku na centrálny hriadeľ sa mení kontaktný uhol valivých teliesok a valivých dráh.The connection of the electric module and the pneumatic module is solved by a conical end of the central shaft with grooves for friction segments. The friction segments also provide compensation for connection inaccuracies and the function of the absorber and vibration damper of the system. Friction preload allows you to adjust the threaded connection between the rear flange of the electric module and the body of the pneumatic module. With this arrangement, a selectable axial force is applied to the central shaft, by means of which it is possible to continuously tune the bearing of the central shaft in terms of the natural frequencies and vibrations of the system. By changing the axial pressure on the central shaft, the contact angle of the rolling elements and rolling paths changes.

Výhody hybridného elektropneumatického pohonu vretena podľa vynálezu sú zjavné z jeho účinkov, ktolými sa prejavuje navonok. Účinky tohto vynálezu spočívajú najmä v tom, že každý rotor viacrotorového zariadenia je poháňaný samostatne, t. j. pri výpadku ktoréhokoľvek rotora ostatné jednotky nie sú ovplyvnené. Frekvenciu otáčok konkrétneho rotora je možné jednoducho meniť a merať v závislosti od spracovávaného materiálu a nezávisle od ostatných rotorových jednotiek. Hybridný pohon ma vyššie ziýchlenie rozbehu ako niektoré konvenčné pohony. Rozbehovú charakteristiku takéhoto vretena je možné riadiť. Tento koncept je možné použiť pri špeciálnych zariadeniach a spriadacích jednotkách. Pracovné frekvencie napájania elektrickej časti hybridného pohonu je možné meniť v kontexte s fýzikálnymi vlastnosťami tlakového plynu na vstupe pneumatickej časti pohonu a tak docieliť optimálny prevádzkový režim. Každé vreteno je poháňané samostatne - pri výpadku ktoréhokoľvek pohonu ostatné jednotky nie sú ovplyvnené. Frekvenciu otáčok konkrétneho rotora je možné jednoducho meniť a merať v závislosti od aplikácie pohonu a spracovaného materiálu a to nezávisle od ostatných rotorových jednotiek. Hybridný pohon ma vyššie zrýchlenie rozbehu ako niektoré konvenčné pohony. Rozbehovú charakteristiku takéhoto vretena je možné riadiť s podporou pneumatického pohonu. Tento koncept je možné použiť pri špeciálnych zariadeniach a spriadacích jednotkách. Pracovné frekvencie napájania elektrickej časti hybridného pohonu je možné podľa potreby meniť v rôznych pracovných režimoch v kontexte s fýzikálnymi vlastnosťami tlakového plynu na vstupe pneumatickej časti pohonu a tak docieliť optimálny prevádzkový režim. Hybridný pohon je možné s výhodou využiť aj pre pohon rotorov používaných v iných strojoch pracujúcich s vysokými frekvenciami otáčok (obrábacie vretená, zubné vŕtačky, špeciálne brúsky,...).The advantages of the hybrid electropneumatic spindle drive according to the invention are evident from its external effects. The effects of the present invention are in particular that each rotor of the multi-rotor device is driven separately, i. j. in the event of a failure of any rotor, the other units are not affected. The speed of a particular rotor can be easily changed and measured depending on the material being processed and independently of the other rotor units. The hybrid drive has a higher acceleration than some conventional drives. The starting characteristic of such a spindle can be controlled. This concept can be used for special equipment and spinning units. The operating frequencies of the power supply of the electrical part of the hybrid drive can be changed in the context of the physical properties of the pressurized gas at the inlet of the pneumatic part of the drive and thus achieve the optimal operating mode. Each spindle is driven separately - in the event of a failure of any drive, the other units are not affected. The speed of a particular rotor can be easily changed and measured depending on the application of the drive and the material being processed, independently of the other rotor units. The hybrid drive has a higher acceleration than some conventional drives. The starting characteristic of such a spindle can be controlled with the support of a pneumatic drive. This concept can be used for special equipment and spinning units. The operating frequencies of the power supply of the electric part of the hybrid drive can be changed in different operating modes as required in the context of the physical properties of the pressurized gas at the inlet of the pneumatic drive part and thus achieve the optimal operating mode. The hybrid drive can also be advantageously used to drive rotors used in other machines operating at high speeds (machining spindles, dental drills, special grinders, ...).

SK 33-2020 A3SK 33-2020 A3

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Hybridný elektropneumatický pohon vretena podľa vynálezu bude bližšie objasnený na konkrétnych realizáciách zobrazených na výkresoch, kde obr. 1 znázorňuje jeho kompaktnú zostavu v bočnom reze. Obr. 2 znázorňuje hybridné elektropneumatické vreteno v axonometrickom pohľade. Obr. 3 v bočnom reze znázorňuje detail spojenia elektromodulu s pneumatickým modulom. Obr. 4 v bočnom reze znázorňuje vzduchové prúdnice pre dve zóny chladenia vedúce pneumatickým modulom a elektromodulom. Obr. 5 znázorňuje detailne v bočnom reze vzduchové prúdnice pre dve zóny chladenia vedúce elektromodulom. Obr. 6 v bočnom pohľade znázorňuje protichodnú orientáciu vzduchových prúdnic pre dve zóny chladenia medzi statorom a plášťom elektromodulu. Obr. 7 znázorňuje v detailnom bočnom reze pomocné pneumatické ložisko vytvorené vzduchovými prúdnicami jednej zóny chladenia medzi statorom a rotorom elektromodulu.The hybrid electropneumatic spindle drive according to the invention will be explained in more detail in the specific embodiments shown in the drawings, where FIG. 1 shows its compact assembly in side section. FIG. 2 shows a hybrid electropneumatic spindle in axonometric view. FIG. 3 shows a side sectional detail of the connection of the electric module to the pneumatic module. FIG. 4 is a side sectional view of air jets for two cooling zones leading to a pneumatic module and an electric module. FIG. 5 shows in detail a side section of an air jet for two cooling zones leading through an electric module. FIG. 6 shows a side view of the opposite orientation of the air jets for the two cooling zones between the stator and the housing of the electric module. FIG. 7 shows in a detailed side section an auxiliary pneumatic bearing formed by air jets of one cooling zone between the stator and the rotor of the electric module.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia hybridného elektropneumatického pohonu vretena podľa vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú potom spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.It is to be understood that the various embodiments of the hybrid electropneumatic spindle drive of the present invention are presented by way of illustration and not by way of limitation. Those skilled in the art will find, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to specific embodiments of the invention. Such equivalents will then also fall within the scope of the following claims.

Odborníkom poznajúcim stav techniky nemôže robiť problém vhodná voľba materiálov a dimenzovanie, preto tieto znaky neboli detailne riešené.Appropriate material selection and sizing cannot be a problem for those skilled in the art, so these features have not been addressed in detail.

PríkladExample

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaná konštrukcia hybridného elektropneumatického pohonu vretena, ako je znázornené na obr. 1 až 7. Základom hybridného elektropneumatického pohonu vretena je nosné teleso 1, t. j. rám a v ňom na ložiskách 16 uložený centrálny hriadeľ 2 s elektromodulom 3. Centrálny hriadeľ 2 elektromodulu 3 tvoreného statorom 5 a rotorom 4 je sériovým konštrukčným spojením pripojený k pneumatickému modulu 6 so zabudovanou turbínou 7 ako hnaným ústrojenstvom. Sériové konštrukčné spojenie je tvorené kužeľovou trecou spojkou 11 realizovanou kužeľovým výstupkom na konci centrálneho hriadeľa 2 s drážkami a v nich uloženými trecími segmentmi 12 a na druhej strane je tvorené kužeľovým otvorom na konci hriadeľa pneumatického modulu 6. Predpätím kužeľovej trecej spojky 11 sa nastavuje závitové spojenie medzi zadnou prírubou 14 elektromodulu 3 a telom pneumatického modulu 6. Plášť 8 pneumatického modulu 6 nadväzuje na plášť 10 elektromodulu 3 tak, že medzi pneumatickým modulom 6 a elektromodulom 3 sú usporiadané vzduchové kanály dvojzónového vzduchového chladenia. Pneumatický modul 6 má aspoň jeden otvor na prívod tlakového vzduchu. Dvojzónové vzduchové chladenie pozostáva z rebrovania 9 prvých statorových axiálnych kanálov s prvými výstupnými kanálovými otvormi 13, ktoré sú striedavo uložené v rebrovaní 9 s druhými statorovými axiálnymi kanálmi s druhými výstupnými kanálovými otvormi 15, pričom prvé statorové axiálne kanály s prvými výstupnými kanálovými otvormi 13 a druhé statorové axiálne kanály s druhými výstupnými kanálovými otvormi 15 sú prekryté pohyblivým opláštením 10 statora.In this example of a particular embodiment of the invention, the construction of a hybrid electropneumatic spindle drive is described, as shown in FIG. 1 to 7. The basis of the hybrid electropneumatic spindle drive is the support body 1, t. j. a frame and a central shaft 2 with an electric module 3 mounted thereon in the bearings 16. The central shaft 2 of the electric module 3 formed by the stator 5 and the rotor 4 is connected by a series design to a pneumatic module 6 with a built-in turbine 7 as a driven device. The series structural connection is formed by a conical friction clutch 11 realized by a conical protrusion at the end of the central shaft 2 with grooves and friction segments 12 accommodated therein and on the other hand by a conical hole at the shaft end of the pneumatic module 6. the rear flange 14 of the electric module 3 and the body of the pneumatic module 6. The housing 8 of the pneumatic module 6 adjoins the housing 10 of the electric module 3 so that air ducts of two-zone air cooling are arranged between the pneumatic module 6 and the electric module 3. The pneumatic module 6 has at least one opening for the supply of compressed air. Dual-zone air cooling consists of ribs 9 of first stator axial channels with first outlet channel openings 13, which are alternately mounted in ribs 9 with second stator axial channels with second outlet channel openings 15, the first stator axial channels with first outlet channel openings 13 and the stator axial channels with the second outlet channel openings 15 are covered by the movable stator sheath 10.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Hybridný elektropneumatický pohon vretena podľa vynálezu nachádza uplatnenie pre pohony rotorov používaných v pradiarenskom odvetví aj v iných strojoch pracujúcich s vysokými frekvenciami otáčok ako sú obrábacie vretená, zubné vŕtačky, špeciálne brúsky a pod.The hybrid electropneumatic spindle drive according to the invention finds application for rotor drives used in the spinning industry as well as in other machines operating at high speeds, such as machining spindles, dental drills, special grinders and the like.

Claims

PATENT CLAIMS

A hybrid electropneumatic spindle drive consisting of a support body and a central shaft housed therein with an electric module, characterized in that the central shaft (2) of the electric module (3) formed by the stator (5) and the rotor (4) is connected to the pneumatic module shaft by a series structural connection. (6) with built-in turbine (7); the casing (8) of the pneumatic module (6) connects to the casing (10) of the electric module (3) so that air ducts of two-zone air cooling are arranged in a circle between the pneumatic module (6) and the electric module (3), the pneumatic module (6) having at least one air inlet.

Hybrid electropneumatic spindle drive according to claim 1, characterized in that the series structural connection of the central shaft (2) to the pneumatic module (6) is formed by a conical friction clutch (11) with a conical protrusion at the grooved end of the central shaft (2) and friction segments (12) and is formed on the other hand by a conical hole at the end of the shaft of the pneumatic module (6).

Hybrid electropneumatic spindle drive according to claim 1, characterized in that the two-zone air cooling consists of ribs (9) of the first stator axial channels with first outlet channel openings (13) which are alternately mounted in a rib (9) with second stator axial channels. channels with second outlet channel openings (15), the first stator axial channels with the first outlet channel openings (13) and the second stator axial channels with the second outlet channel openings (15) being covered by a movable stator sheath (10).